Metoder for å beregne avrenning Q = ? fra eiendommer...2018/02/02 · Metoder for å beregne avrenning fra eiendommer Fagtreff Norsk Vannforening Overvann i kommunal arealplanlegging

Metoder for å

beregne avrenning

fra eiendommer

Fagtreff Norsk Vannforening

Overvann i kommunal

arealplanlegging

12.feb 2018

Oslo

dr.ing, Kim H. Paus

([email protected])

Q = ?

mailto:[email protected]

Q ≈ 0.25 l/s

Q ≈ 0.7 l/s

Q ≈ 4 l/s

Q ≈ 10 l/s

Q ≈ 20 l/s

Q ≈ 60 l/s

Q ≈ 800 l/s

Q ≈ 18 000 000 l/s

Avrenning fra eiendommer

På overflatenI rør

Avrenning tilført avløpssystem ved store regnskyll

→ overbelastning av avløpssystem, kjelleroversvømmelser og overløpsdrift

Avrenning på overflaten ved store regnskyll

→ vann på avveie, oversvømmelse, skader på bygg og infrastruktur, erosjon

Avrenning tilført felles avløpssystem hver gang det regner

→ høy andel uønsket vann til avløpsrenseanlegget, redusert grunnvannsnivå

Tid [min]

Avr

enn

ing

[l/s

]

Tid [min]

Ne

db

ør

[mm

]𝑄

𝐼

Beregning av avrenning

Areal x

=

𝜑 ∙ 𝐴

Beregning av avrenningDen rasjonale formel

𝑄 =

𝑄 er overvannets vannføring (avrenning) [l/s]


𝑄 = 𝜑

𝑄 er overvannets vannføring (avrenning) [l/s] 𝜑 er nedbørfeltets midlere avrenningskoeffisient [ - ]


𝑄 = 𝜑 ∙ 𝐴

𝑄 er overvannets vannføring (avrenning) [l/s] 𝜑 er nedbørfeltets midlere avrenningskoeffisient [ - ]𝐴 er nedbørfeltets areal [ha]


𝑄 = 𝜑 ∙ 𝐴 ∙ 𝐼

𝑄 er overvannets vannføring (avrenning) [l/s] 𝜑 er nedbørfeltets midlere avrenningskoeffisient [ - ]𝐴 er nedbørfeltets areal [ha]𝐼 er nedbørintensitet [l/(s ha)]

Foto: Olav Fergus Kvalnes (2014)

Nedbørintensitet (𝑰)

Tid [min]

Nedbø

rinte

nsitet

[mm

/10 m

in]

Okt. 2014

Nedbørintensitet (𝑰)Crash-kurs i IVF-statistikk


3,2 mm ila. 10 min

8,0 mm ila. 100 min

Tid [min]

Nedbø

rinte

nsitet

[mm

/10 m

in]


Okt. 2014


Regnm

en

gde [m

m]

3,2 mm ila. 10 min

8,0 mm ila. 100 min

Regnvarighet [min]



Foto : Mathilde Hyldal Eberholst (2013)R

egnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]



Foto: Vaidar Ruud / NTB Scanpix (2015)


egnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]



Foto : Jonas Dixon Østhassel / NRK (2014)



egnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]



Regnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]

2 år5 år

10 år20 år50 år

100 år200 år



Foto : Mathilde Hyldal Eberholst (2013)



Regnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]

2 år5 år

10 år20 år50 år

100 år200 år





Eksempel: Finn dimensjonerende nedbørintensitet for en regnvarighet på 100 min og gjentaksintervall på 10 år.


Regnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]

2 år5 år

10 år20 år50 år

100 år200 år





𝒕𝒓 = 𝟏𝟎𝟎𝐦𝐢𝐧



Regnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]

2 år5 år

10 år20 år50 år

100 år200 år






𝑷 = 𝟑𝟎𝐦𝐦



Regnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]

2 år5 år

10 år20 år50 år

100 år200 år






𝑷 = 𝟑𝟎𝐦𝐦


𝑰 =𝑷

𝒕𝒓=

𝟑𝟎𝐦𝐦

𝟏𝟎𝟎𝐦𝐢𝐧= 𝟎, 𝟑𝟎 𝐦𝐦/𝐦𝐢𝐧


Regnm

en

gde [m

m]

Regnvarighet [min]

2 år5 år

10 år20 år50 år

100 år200 år






𝑷 = 𝟑𝟎𝐦𝐦


𝑰 =𝑷

𝒕𝒓=

𝟑𝟎𝐦𝐦

𝟏𝟎𝟎𝐦𝐢𝐧= 𝟎, 𝟑𝟎 𝐦𝐦/𝐦𝐢𝐧

𝑰 = 𝟎, 𝟑𝟎 𝐦𝐦/𝐦𝐢𝐧 ∙𝟓𝟎𝟎

𝟑= 𝟓𝟎 𝐥/(𝐬 ∙ 𝐡𝐚)


𝐼 = 𝐾𝑓 ∙ 𝐼ℎ𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟𝑖𝑠𝑘

Klimafaktoren ( ) er en funksjon av flere variabler:

• Regnvarigheten

• Gjentaksintervall

• Framskrivingsperioden

• Klimascenariet som er lagt til grunn

• Geografisk plassering

• Referanse-periode (f.eks. 1961-1990)


𝐾𝑓

Nedbørintensitet (𝑰)Multipliseres med en klimafaktor for å ivareta klimaendringer

Iht. Imhoffs sats opptrer maksimal vannføring i det regnvarigheten er like lang som konsentrasjonstiden for nedbørfeltet

𝑡𝑟 = 𝑡𝑘

0

1

2

0

50

100

150

200

250

Ned

bø

r [m

m/m

in]

Van

nfø

rin

g [l

/s]

Tid

𝑄 = 𝜑 · 𝐼 · 𝐴

𝑡𝑟= 𝑡𝑘

Vannfø

ring [

l/s]

Tid

Tid2𝑡𝑟=2𝑡𝑘

Nedbørintensitet (𝑰)Hvilken regnvarighet skal vi benytte?

Konsentrasjonstiden (𝑡𝑘) er den tiden det tar fra en regndråpe faller ytterst i nedbørfeltet til regndråpen når utløpet av nedbørfeltet.

𝒕𝒕

𝒕𝒔

𝒕𝒌 = 𝒕𝒕 + 𝒕𝒔

På overflatenI rør

𝑡𝑘 = 𝑡𝑡 + 𝑡𝑠

𝑡𝑘er nedbørfeltets konsentrasjonstid [min]𝑡𝑡er tilrenningstid på overflaten [min]𝑡𝑠er strømningstid i rør [min]

Nedbørintensitet (𝑰)Hva er konsentrasjonstid?


𝑄 = 𝜑 ∙ 𝐴 ∙ 𝐼


Vannportalen (2016): http://www.vannportalen.no/organisering/vannregioner/

Norge har 16 vannregioner - 11 med avrenning til norsk kyst og 5 med avrenning til Sverige og/eller Finland

Nedbørfelt Arealet som leder vann til et bestemt punkt (f.eks. sluk, kum

eller vassdrag). Et nedbørfelt kan deles inn i flere delfelt.

Hvert nedbørfelt er igjen inndelt i flere mindre delfelt..

Plan og bygningsetaten, Oslo kommune ved Finsland (2015)

Nedbørfelt

Inndelingen fortsetter til vi har små nedbørfelt..

Ved bruk av den rasjonelle formel øker usikkerheten med økende størrelse på nedbørfeltet.

13 500 m2 = 13,5 da = 1,35 ha

Nedbørfelt


𝑄 = 𝜑 ∙ 𝐴 ∙ 𝐼


Avrenningskoeffisienten

𝜑 =𝑎𝑣𝑟𝑒𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔

𝑛𝑒𝑑𝑏ø𝑟

NEDBØR

AVRENNING

Andelen av nedbøren som renner av som avrenning fra et bestemt område. For

eksempel, en avrenningskoeffisient på 0,90 betyr at 90 % av nedbøren renner av

som overflateavrenning mens 10 % infiltrerer, fordampes eller forsvinner på andre

måter

AvrenningskoeffisientenVariabler: Helning

Flat helning

→ lav 𝜑

Bratt helning

→ høy 𝜑


AvrenningskoeffisientenVariabler: Vanninnhold

Tørt

→ lav 𝜑

Fuktig

→ høy 𝜑

AvrenningskoeffisientenVariabler: Grunnvann

Lavt grunnvann

→ lav 𝜑

Høyt grunnvann

→ høy 𝜑

AvrenningskoeffisientenVariabler: Overflate

Ujevne overflater

→ lav 𝜑

Jevne overflater

→ høy 𝜑

Foto: architecturendesign.net

AvrenningskoeffisientenVariabler: Permeabilitet

Permeabel

→ lav 𝜑

Impermeabel

→ høy 𝜑

AvrenningskoeffisientenVariabler: Årstid

Varmt

→ lav 𝜑

Kaldt

→ høy 𝜑

AvrenningskoeffisientenVariabler: Frost-type

«Porøs frost»

→ lav 𝜑

«Betongfrost»

→ høy 𝜑

AvrenningskoeffisientenVariabler: Årstid

Snø

→ lav 𝜑

Is

→ høy 𝜑

AvrenningskoeffisientenVariabler: Nedbørintensitet

Lav nedbørintensitet (𝐼)

→ lav 𝜑

Høy nedbørintensitet (𝐼)

→ høy 𝜑


AvrenningskoeffisientenVariabler: Nedbørmengde

Lav nedbørmengde

→ lav 𝜑

Høy nedbørmengde

→ høy 𝜑


AvrenningskoeffisientenVariabler: Regnvarighet

Kort regnvarighet (𝑡𝑟)

→ lav 𝜑

Lang regnvarighet (𝑡𝑟)

→ høy 𝜑



AvrenningskoeffisientenVariabler: Tid

Tidlig i regnhendelsen

→ lav 𝜑

Sent i regnhendelsen

→ høy 𝜑

Type overflate 𝝋 [ − ]

Tette flater (tak, asfalt, veier etc.) 0,85 – 0,95

Bykjerne 0,70 – 0,90

Rekkehus-/leilighetsområder 0,60 – 0,80

Eneboligområder 0,50 – 0,70

Grusveier 0,30 – 0,70

Industriområder 0,50 – 0,90

Plen, park, eng, dyrket mark 0,30 – 0,50

Skogsområder 0,20 – 0,50

AvrenningskoeffisientenVerdier

Midlere avrenningskoeffisient for nedbørfeltet beregnes som:

𝜑 =𝐴1 ∙ 𝜑1 + 𝐴2 ∙ 𝜑2 +⋯+ 𝐴𝑛 ∙ 𝜑𝑛

𝐴1 + 𝐴2 +⋯+ 𝐴𝑛

𝜑 er nedbørfeltets midlere avrenningskoeffisient [ - ]𝐴1er areal av overflate type 1 [ha]𝐴2er areal av overflate type 2 [ha]𝐴𝑛er areal av overflate type n [ha]𝜑1er avrenningskoeffisient for overflate type 1 [ha]𝜑2er avrenningskoeffisient for overflate type 2 [ha]𝜑𝑛er avrenningskoeffisient for overflate type n [ha]

AvrenningskoeffisientenBeregning av midlere avrenningskoeffisient

AvrenningskoeffisientenMålinger av volumavrenningskoeffisient

AvrenningskoeffisientenMålinger av volumavrenningskoeffisient

Midlere 0,1 ± 0,1


𝑄 = 𝜑 ∙ 𝐴 ∙ 𝐼


Den rasjonale formel

THE GOOD:

• Intuitiv og lett

• Krever få inngangsverdier

THE BAD:

• Forenklet beskrivelse

• Mange forutsetninger

(kasseregn, konstante

avrenningskoeffisienter etc.)

THE UGLY:

• Brukes ukritisk til å beregne

avrenning i komplekse

nedbørfelt

• Ingen form for kalibrering

Documents

Metoder for å beregne avrenning Q = ? fra eiendommer...2018/02/02 · Metoder for å beregne avrenning fra eiendommer Fagtreff Norsk Vannforening Overvann i kommunal arealplanlegging